Diskrečiųjų elementų metodas

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Peršokti į: navigaciją, paiešką
 Broom icon.svg  Šį puslapį ar jo dalį reikia sutvarkyti pagal Vikipedijos standartus.
Jei galite, sutvarkykite; apie sutvarkymą galite pranešti specialiame Vikipedijos projekte.

Diskrečiųjų elementų metodas arba modeliavimas (DEM), skaitinių metodų šeima, skirta nagrinėti didelio kiekio dalelių sistemos elgsenai. Metodas pirmą kartą pritaikytas Cundall'o 1971 metais naudingųjų iškasenų elgsenai tirti. Nors paskirųjų elementų metodas glaudžiai susijęs su klasikiniu molekulinės dinamikos dinamikos metodu, nuo šio skiriasi dalelei leidžiamų laisvės laipsnių skaičiumi, sąlyčio su kaimynais dėsniais ir sudėtingu nagrinėjamų dalelių pavidalu. Vystantis skaičiavimo technikai ir artimiausių kaimynų paieškos algoritmams tapo prieinama vieno procesoriaus kompiuteriais nagrinėti milijonų dalelių sistemas. Šiandien DEM tampa visuotinai pripažintas kaip veiksmingas būdas spręsti inžinerijos problemas tokiose srityse, kuriose naudojamos granuliuotos ir nevienalytės medžigos. DEM metodo taikymas ypač plačiai taikomas nagrinėti granulių srautus, miltelinių medžiagų apdirbimo technologijas, naudingųjų iškasenų mechaniką, atskirus trąšų gamybos etapus ir kt. DEM metodas leidžia nagrinėti tankias dalelių sistemas kaip ištisinę terpę. Diskrečiųjų elementų metodai yra reiklūs skaičiuojamiesiems ištekliams, o tai riboja arba skaitinio eksperimento trukmę arba sistemos dalelių skaičių. Egzistuoja DEM programinė įranga, išnaudojanti lygiagrečių skaičiavimų galimybes.

DEM šeima[taisyti | redaguoti kodą]

Be klasikinio DEM metodo, pasiūlyto Cundall'o 1971-aisiais egzistuoja kelios metodo atšakos. 1985 metais Hocking pasiūlė apibendrintąjį diskrečiųjų elementų metodą. 1988 metais kelios tyrėjų grupės pasiūlė baigtinių-diskrečiųjų elementų metodą. 1985 metais Williams, Hocking, and Mustoe parodė, kad DEM gali būti laikomas apibendrintuoju baigtinių elementų metodu.

Metodo taikymo sritys[taisyti | redaguoti kodą]

Esminė metodo prielaida yra ta, kad nagrinėjama (biri) medžiaga ar dalelių sistema yra sudaryta iš atskirų dalelių. Nagrinėjamos sistemos dalelės gali skirti savo pavidalu, dydžiu ar jas sudarančių medžiagų savybėmis. Tokios pavyzdinės sistemos yra:

  • birios medžiagos, laikomos bunkeriuose grūdai, granulės, skalda;
  • smėlis ir kitos statybinės medžiagos;
  • cemento, dažų, vaistų milteliai, suodžiai.

Įprastai DEM metodą naudoja šios pramonės šakos:

Metodo apžvalga[taisyti | redaguoti kodą]

Privalumai ir trūkumai[taisyti | redaguoti kodą]

Metodo privalumai

  • Metodas apimą platų medžiagos elgsenos situacijų spektrą. Kelios nepriklausomos tyrėjų grupės sukūrė DEM programinę įrangą, kuri aprašo medžiagų (sukimbančių miltelių, granuliuotos medžiagos srautų, sukibusių uolienų galablų) elgseną, labai tiksliai sutampančią su eksperimentų rezultatais.
  • DEM leidžia stebėti reiškinius, kurių stebėjimas beveik neįmanomas fiziniuose eksperimentuose. Kaip pavyzdys galėtų būti jėgų tinklas ar pavienių daugelio dalelių judėjimo kelio stebėjimas.

Metodo trūkumai

  • Skaičiavimo ištekliais ribojamas didžiausias dalelių skaičius ir virtualaus eksperimento trukmė. Įprastai dalelių skaičius nagrinėjamuose uždaviniuose neviršija milijono dalelių, o virtualaus eksperimento trukmė - vienos minutės.